Espermatozóides apanhados a infringir a terceira lei de Newton

Os mais recentes infratores desafiam a terceira lei do movimento de Newton, distorcendo os seus corpos enquanto nadam de uma forma que não provoca qualquer reação do meio envolvente.

A terceira lei de Newton diz que quando um objeto exerce uma força sobre um segundo objeto, o segundo objeto exerce uma força igual e oposta de volta. Por outras palavras, "para cada ação, há uma reação igual e oposta". No entanto, para os nadadores biológicos, como os espermatozóides, este pode não ser o caso.

Num novo estudo, os cientistas analisaram algas Chlamydomonas e dados sobre células de esperma humano, identificando interações mecânicas não recíprocas, a que chamam "elasticidade estranha", que contrariam a terceira lei de Newton.

Forma de movimento

Tanto as Chlamydomonas como os espermatozóides utilizam apêndices semelhantes a pelos, chamados flagelos, para se deslocarem. Estes sobressaem da célula, quase como uma cauda, ajudando a impulsioná-la para a frente, mudando de forma à medida que interagem com o fluido circundante.

Fazem-no de uma forma não recíproca, o que significa que não provocam uma resposta igual e oposta do meio envolvente e, por isso, desrespeitam a terceira lei de Newton.

No entanto, a elasticidade do flagelo não explica totalmente como a célula é capaz de se mover, e é aí que entra a elasticidade estranha. Esta permite que as células agitem os seus flagelos sem gastar muita energia com o meio envolvente, o que de outra forma suprimiria a sua mobilidade.

Quanto mais elevada for a pontuação de elasticidade estranha de uma célula (ou módulo de elasticidade estranha), maior é a capacidade de um flagelo se agitar sem grande perda de energia, pelo que a célula é mais capaz de avançar - de uma forma que desafia a física.

Os espermatozóides e as algas não são as únicas células que possuem um flagelo - muitos microrganismos têm um (podem fazer com que as bactérias soem como se estivessem a tocar pequenos tambores) - o que significa que é provável que existam outros violadores de regras por descobrir.

Ser capaz de compreender e classificar outras células ou organismos capazes de movimentos não recíprocos poderia ser muito útil, afirmou a equipa responsável pelo estudo.

A sua abordagem poderá mesmo ajudar na conceção de pequenos robôs elásticos com capacidade para quebrar a terceira lei de Newton, segundo um dos autores do estudo, Kenta Ishimoto, da Universidade de Quioto, no Japão.

Além disso, o módulo de elasticidade ímpar pode ser calculado para qualquer sistema de circuito fechado, o que significa que pode ser aplicado a uma vasta gama de dados biológicos, incluindo membranas elásticas ativas e dinâmica em massa, explicam os autores na sua conclusão. Nunca foi tão benéfico infringir a lei.

Referência da notícia:
Ishimoto K., Moreau C., Yasuda K. Odd Elastohydrodynamics: Non-Reciprocal Living Material in a Viscous Fluid. PRX Life (2023).